(57)【要約】【課題】電気回路監視のためのシステムおよび方法。【解決手段】電子デバイスの環境の特性を監視するためのシステムおよび方法が開示される。  電子デバイスは、プリント回路基板１００と部品とを備えることができる。センサ１４０は、プリント回路基板１００上に配置され、部品と基板１００との間にあり、モニタ１６０または検出器１６０に接続する。エンド・ユーザ・デバイス１７０は、モニタ１６０を介してセンサ１４０から受信したデータを格納し、評価し、表示し、理解するために使用することができる。【選択図】図１
2019519924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント回路基板と少なくとも１つの部品とを備える電子装置の環境の特性を監視するためのシステムであって、前記システムは、センサが前記環境内の少なくとも１つの要素に応答を提供することを特徴とする前記部品および前記プリント回路基板のうちの１つに結合されたセンサと、前記センサに接続された検出器であって、前記検出器が、前記センサからのデータを監視することが可能な装置を備えることを特徴とする検出器とを備えることを特徴とする、システム。
【請求項２】
前記システムは、エンド・ユーザ・デバイスをさらに備え、前記検出器は、前記エンド・ユーザ・デバイスに監視データを送信するために前記エンド・ユーザ・デバイスと通信し、前記ユーザ・デバイスが前記データを蓄積して表示することを可能にする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ユーザ・デバイスは前記データをスタンプする、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記センサは、前記プリント回路基板の上に堆積された金属膜を含み、前記金属膜が前記基板の上の非接続パッドに接続されており、前記検出器は、前記基板の上の前記非接続パッドに接続される、ことを更に特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記検出器は電流計である、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記センサは化学センサを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記化学センサはＧＦＥＴ（グラフェン電界効果トランジスタ）である、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記システムはさらに、前記ＧＦＥＴに結合し、前記ＧＦＥＴと前記検出器との間を直接接続する基準電極を含み、前記ＧＦＥＴは、ソース、ドレインおよびグラフェンゲートを含み、前記ソースは前記プリント回路基板の上の未接続パッドに接続され、前記ドレインは前記プリント回路基板の上の未接続パッドに接続されていることを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記センサはイオン選択電極を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記イオン選択電極は、ポリマーおよび無機結晶のうちの１つを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記イオン選択電極は前記プリント回路基板の上にスクリーン印刷される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記システムは、前記イオン選択電極に結合し、前記検出器にデータを供給する電極をさらに備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記センサは、ガス・センサを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ガス・センサは、硫黄ガス・センサを備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記硫黄ガス・センサは、銀めっき露出トレースを備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ガス・センサは、櫛形電極と金属酸化物半導体とを備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記センサは、インピーダンス感知センサを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記インピーダンス感知センサは、櫛形電極を備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記センサは静電容量センサを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記センサは電圧センサを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記センサは圧力センサを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項２２】
前記圧力センサは気圧センサを備える、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記センサは湿度センサを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記センサは加速度計を備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記センサは歪みゲージを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記センサは温度センサを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項２７】
前記センサはサーミスタを備える、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記センサは、放射線センサを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項２９】
前記放射線センサは、ガイガーカウンタを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３０】
前記センサは磁場センサを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３１】
前記磁場センサは磁力計を含む、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記プリント回路基板は上面および下面を有し、前記部品は前記上面に位置し、前記センサは前記プリント回路基板の前記下面に位置することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記センサは前記部品の下に配置される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項３４】
前記プリント回路基板は上面および下面を有することを特徴とし、前記部品は前記上面に配置され、前記センサは前記プリント回路基板の上面に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３５】
プリント回路基板と少なくとも１つの部品とを備える電子デバイスの環境の特性を監視する方法であって、前記方法は、前記プリント回路基板の上にセンサを配置するステップと、前記センサに検出器を接続するステップと、前記検出器をエンド・ユーザ・デバイスに接続するステップとを含む、方法。
【請求項３６】
前記方法は、前記センサを前記プリント回路基板の１つ以上の非接続パッドに接続するステップを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記センサは、前記部品と前記プリント回路基板との間に配置される、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記プリント回路基板は上面および下面を備え、前記部品は前記プリント回路基板の前記上面の側に接続され、前記プリント回路基板の上にセンサを配置する前記ステップは、前記センサを前記プリント回路基板の上に配置することを含むことを特徴とする、請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
前記プリント回路基板の上にセンサを配置する前記ステップが、前記プリント回路基板の２つの接続されていないパッドの間に金属フィルムを堆積するステップを含むことを特徴とする、請求項３５に記載の方法。
【請求項４０】
前記センサは、温度センサ、大気圧センサ、湿度センサ、光センサ、気流センサ、凝縮センサ、ガス・センサ、電流リークセンサ、静電容量センサ、電圧センサ、化学センサ、イオン選択電極センサ、インピーダンスセンサ、加速度センサ、歪みゲージセンサ、放射線センサ、および、磁場センサのうちの１つを備えることを特徴とする、請求項３５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体やハードディスクドライブを含むエレクトロニクスには、極めて高い性能が要求される。品質または環境条件のわずかな低下でさえ、重大な動作のばらつきが生じる可能性がある。エレクトロニクスが動作し、製造される環境条件は、様々であり得る。電子機器などのツールを適切に使用するための信頼性の高い測定値やデータが医療機器などの特定の分野では、重要である。
【発明の概要】
【０００２】
［本願開示のこの部分は特許請求の範囲の完了時に完了するものである］
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】図１は、チップの下面図からのオン回路モニタを示す。
【図２】図２は、チップの上側からのオン回路モニタを示す。
【図３】図３は、オンボード化学センサを示す。
【図４】図４は、プリント回路基板上のイオン選択電極を示す。
【図５】図５は、オンボードのガス・センサを示す。
【図６】図６は、オンチップ・ガス・センサを示す。
【図７ａ】図７ａは、インピーダンス感知構成を示す。
【図７ｂ】図７ｂは、インピーダンス感知構成の典型的な使用法を示す。
【図８ａ】図８ａは、キャパシタンス感知構成を示す。
【図８ｂ】図８ｂは、キャパシタンス感知構成の典型的な使用法を示す。
【図９ａ】図９ａは、電圧感知構成を示す。
【図９ｂ】図９ｂは、電圧感知構成の一般的な使用法を示す。
【図１０ａ】図１０ａは圧力感知構成を示す。
【図１０ｂ】図１０ｂは、圧力感知構成の典型的な使用法を示す。
【図１１ａ】図１１ａは、湿度感知構成を示す。
【図１１ｂ】図１１ｂは、湿度感知構成の典型的な使用法を示す。
【図１２ａ】図１２ａは、加速度計の構成を示しています。
【図１２ｂ】図１２ｂは、加速度計構成の典型的使用法を表す。
【図１３ａ】図１３ａは、歪みゲージ感知構成を示す。
【図１３ｂ】図１３ｂは、歪みゲージ感知構成の典型的な例を示す。
【図１４ａ】図１４ａは、温度感知構成を示す。
【図１４ｂ】図１４ｂは、温度感知構成の典型的な使用法を示す。
【図１５ａ】図１５ａは、放射線感知構成を示す。
【図１５ｂ】図１５ｂは、放射線感知構成の典型的な使用法を示す。
【図１６ａ】図１６ａは磁界感知構成を示す。
【図１６ｂ】図１６ｂは、磁界感知構成の典型的な使用法を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
電子回路アセンブリの監視は、間の悪い故障を防止することができる。本願発明の実施形態は、故障につながる可能性のある製造中の回路アセンブリの汚染による電気特性の変化を実時間で監視する方法および装置を含む。この監視は、また、回路が現場にある場合など、回路が最終使用環境にあるときに実行することもできる。現場環境は、屋外環境、屋内環境、または人体の内部などの内部環境など任意の環境であり得る。回路が人体の内部で使用される例では、本願発明は、障害状態に至り得る汚染について潜在的に重要な回路およびハードウェアを監視する電子健康モニタであることができる。この監視は、オペレータまたはサービス技術者に対する警告またはアラートという結果になり得る。警報の結果、そのような技術者によって、または電子健康モニタの場合には医師によって是正措置が実施され得る。
【０００５】
部品への影響のリアルタイム監視と評価が、考察される一方、後述するように、環境に関連する環境または特性の変化を事象に相関させるために、モニタまたは検出器またはエンド・ユース・デバイスが、センサからのデータに日付／時刻をスタンプすることもまた考察される。
【０００６】
本願発明の実施形態は、集積回路、および、センサ、計算装置、および補助的なサポート電子機器を含む他の電子機器の監視を提供する。電子機器の特性は、例えば実時間で監視され、監視が、起こり得る故障モードに関連する可能性があるので、関連するリスクおよび関連する信頼性に関する意思決定要素に通知するために使用されることができる。パフォーマンスに影響を与えるモードやその他の測定や影響を受けるモードなど、信頼性に関連するその他のモードは、障害が必ずしも結果に影響しない場合がある。例えば、それは、劣化または故障を引き起こす化学的汚染であり得る。
【０００７】
多くの非電気化学的故障モードが存在するが、本願の実施形態の目的のための電気化学的モードは、電気回路上の任意の化学的または他の汚染物質の影響によって生じるモードである。このような汚染の影響は、集積回路のようなデバイスの電気的特性の変化を感知することを通して、測定することができる。高信頼性を達成するために、問題のこのデバイスは、イオン汚染物質、または、腐食または望ましくない電気化学的反応を誘発する汚染物質などの、デバイスに負の影響を及ぼす汚染物質からクリーンでなければならない。この文脈における清浄性は、回路基板上の汚染の不存在として定義することができる。基板上の部品の下に汚染があり得、デバイスの故障や劣化を引き起こす可能性がある。特に、清浄性は、基板上にイオン種または電気化学的に活性な種がないことである。清浄性は、特定の供給源または化学的同一性に限定されないことが理解される。むしろ、汚染、または、物理的欠陥は、漏出電流、誘電損失、寄生容量などの電気的インパクトに特に焦点を当て回路に影響を及ぼすもの、および、ガルバニック腐食、樹枝状成長、および電気化学的移動などの電気化学的影響によるものである。本願発明の実施形態は、データを収集し、そのデータを決定ポイントに操作することを可能にする、オンボードまたは部品センサ、または、デバイスまたはシステムを提供することができる。デバイスまたはそのデバイスのサブシステムの信頼性に関するデータを収集する能力は、ダウンタイムの短縮や寿命延長の判断や行動につながる可能性がある。本願発明の実施形態は、作業環境の変化、特に、オンボードの清浄性または物理的な完全性、および、基板上と部品下の経時変化に対する電気的性能の電子的な資産を監視することができるデバイスおよびシステムを提供する。
【０００８】
汚染の場所も重要であり、同様に、汚染のタイプも重要である。部品の下にたまった残渣は、本質的に、依然として活性でイオン性であり得る。汚染のポケットは、フラックスタイプ、配置、洗浄特性、はんだペースト容量、ＰＣＢの清浄性および部品タイプの汚染の影響を受ける可能性がある。したがって、清浄性と汚染は「多変量」問題である。
【０００９】
多種多様な汚染源が存在することもある。汚染源には、部品上の製造残留物、ＰＣＢ上の塩と未硬化ソルダーマスク、フラックス残留物、人為的に誘導された溶剤・ボディオイル・有機物からのマテリアルハンドリング、処理装置、洗浄機の有効性、独特な非標準的なプロセスや材料、タッチアップやリワーク作業が含まれ得る。また、記載されていない他の汚染源または原因があり得る。本願発明の実施形態は、いかなる特定の汚染または原因、または、汚染または原因のリストにも限定されない。当業者であれば、他の不明な汚染や原因が存在する可能性があることに加えて、多種多様な汚染と原因があることを理解する。すべての汚染または原因は、例えば、断続的な接続、腐食、電気的短絡またはアーク放電などの原因で、問題または劣化を引き起こす可能性がある。これらの影響は、デバイスの機能やエンド・ユーザの要件に悪影響を与える可能性がある。場合によっては、これらの影響が国の安全保障を危うくしたり、人々の生活を危険にさらしたりする可能性がある。ライフクリティカルではない製品や国家安全保障に関連する製品でも、サービスの中断は、エンド・ユーザには許容されないことがよくある。製品が長期的な信頼性を提供していない場合、ビジネスを失う可能性がある。
【００１０】
上述のように、プリント回路基板（ＰＣＢ）などのエレクトロニクスへの汚染は、電子回路を含むアセンブリまたは製品全体の信頼性にとって懸念事項である。多くの民生用エレクトロニクスアプリケーションは、エレクトロニクスの信頼性、特に長期信頼性には関係しないかもしれないが、軍事、医療、資本設備、航空宇宙、産業、石油探査産業などの多くの産業があり、そこでは、エレクトロニクスの故障は容認できないとみなされ、非常にコストがかかる。これは、主として人命喪失の災害、または、予想外の大きなコストにつながる、装置の費用のかかるあるいは長時間の動作不能、または、航空宇宙用途における故障した電子機器の修理がオプションではないなどのリスクのためである。さらに、エレクトロニクスの汚染の知識は、エレクトロニクスの製造業者または品目の販売者が、製品の予想寿命に基づいてビジネス上の決定を下すことを可能にする。
【００１１】
異なる汚染物質または電気的パラメータの変化に関するデータを収集するために使用できる多くのセンサが存在し得る。基板上または回路上のいずれかで本願発明に使用することができるセンサの例には、電気特性センサ（抵抗、電流、電圧、インピーダンス、リアクタンス、誘電率および無線周波数特性センサ）、環境／気象センサ（温度、気圧、湿度、光、空気流、結露センサ）、化学センサ（イオン選択電極、定電位、電気化学セル、ボルタンメトリー、化学選択的電界効果トランジスタ、電気化学センサ）、ガス・センサ、物理センサ（ストレス、歪み、圧力センサ）が含まれる。
【００１２】
抵抗センサは、オンボードまたはオン回路のいずれかであり、２つの電極間の抵抗の測定を可能にする。測定された抵抗に依存して、汚染物質の存在は、部品の下または基板表面のいずれかで評価することができる。
【００１３】
容量性センサは、オンボードまたは回路上にあり、２つの電極間のキャパシタンスの測定を可能にする。測定された静電容量に依存して、部品の下または基板表面の汚染を評価することができる。例えば、多くの部品タイプおよび回路タイプにおいて、キャパシタンスは、適切な機能のためには比較的低くなければならない。一定の閾値を超える静電容量の測定値は、汚染物質の存在を示すことができる。
【００１４】
インピーダンスセンサは、基板上または回路上にあることができ、抵抗と静電容量との組み合わせの指標を提供することができる。周波数領域の組み込みは、回路基板上または部品の下の汚染物質の存在のより詳細な評価を提供することができる。これは、例えば、高速エレクトロニクスおよび無線周波数エレクトロニクスの文脈において有用であり得る。
【００１５】
電圧センサは、基板上または回路上にあることができ、電極間の電圧リークの測定を可能にする。検出された電圧リークに応じて、部品の下または基板上の汚染物質の存在を評価することができる。
【００１６】
電流センサは、基板上または回路上にあることができ、サーミスタまたは電極間の他のタイプの温度センサを使用して温度の測定を可能にする。基板上または部品の下で決定された温度は、ダイオード、トランジスタ、およびより複雑な集積回路（ＩＣ）などの半導体の寿命を決定するのに役立つことができる。部品の変化を監視することにより、経時的な温度変化の関数としてＩＣエージングを分析することができる。
【００１７】
湿度センサは、基板上または回路上にあることができ、電極によって測定される湿度の測定を可能にする。湿度感知は、デバイスの下または基板の上のイオンの活性化および移動に関連する可能性のある吸湿の可能性を評価するのに役立つことができる。
【００１８】
化学センサは、基板上または回路上にあることができ、１つ以上の化学タイプセンサに対して可能であることができる。化学センサは、免疫測定法などの化学種の高度に選択的な監視、または、多くの異なる電気化学的活性種に応答する酸化還元電位（ＯＲＰ）電極などの非選択的技術を可能にする。化学センサの中には、部品の下に置いたり、試薬を使わずにメンテナンスを削減したり、回路の汚染を避けるために固体であるか、ゲル材料を使用するように小型化できるものがある。あるいは、電子信号に容易に変換される信号を出力することができるものがある。化学センサには、ｐＨ電極を含むイオン選択電極（ＩＳＥ）、電量測定、電位差測定、ボルタンメトリー、電流測定、化学選択電界効果トランジスタが含まれる。しかし、それらに限られるものではない。デバイスが常駐する特定の環境によって、監視に使用される特定の化学センサのタイプおよび監視される化学種が決まる。例えば、監視する電子機器が、あるｐＨレベルがデバイスに過度の腐食を引き起こす可能性がある流体環境にある場合、ｐＨ電極を使用することができ、監視対象デバイスに潜在的な問題があるとの信号を出す。電子アセンブリは、ローカル環境における変化を検出し、その変化は、電子デバイスの信頼性に相関する可能性がある。相関は、装置に蓄積されたダメージとして記録され、例えば、保険統計タイプのテーブルを使用して、投影された寿命を決定することができる。
【００１９】
ガス・センサは、基板上または回路上にあることができ、アセンブリを直接劣化させる可能性のある、あるいは、さらなる劣化や故障につながる可能性がある電気化学反応を発生させる、部品の下におけるガスの流入を検出することができる。そのようなガスの例は、酸性、塩基性、甘やかさ、または腐食性である。
【００２０】
放射線センサは、基板上または回路上にあることができ、放射線の測定のために設けることができる。このような放射線は、アルファ、ベータ、ガンマ線またはＸ線放射線であり得る。検出された放射性物質の測定量に応じて、放射線の影響を評価することができる。別個のセンサを回路アセンブリ上に分配する代わりに、放射線センサは、メモリおよびマイクロプロセッサのような放射に敏感な特定の部品の下に配置されてもよい。これにより、特定の部品への放射線被ばくの決定が可能になる。
【００２１】
物理的なセンサは、  基板上または回路上にあることができ、特定の部品における応力、歪み、および圧力などの物理的な応力の測定を可能にする。物理的感知は、部品におけるストレスまたは歪みの変化を認識する能力によって、エレクトロニクスの信頼性評価を提供する。物理的感知は、物理的損傷、乱用、温度変化、または、劣化または故障に関する動作条件の変化をもたらす電気化学的プロセスでさえもその評価を可能にする。
【００２２】
センサは、基板上または回路上あるいは回路の下にあることができ、必要な用途に応じて有線または無線で接続できる。センサがどのように、どこで使用されるかの多様性は、さまざまなアプリケーションや環境の状況を可能にする。
【００２３】
センサは、さまざまな電子機器、またはそれ以外のデバイスを通じて、有用なデータに操作できる生のデータストリームを提供することができる。そのような装置には、マイクロプロセッサ、アナログ  −  デジタル変換器、および、当業者に知られている他の周知のデバイスが含まれる。しかし、それらに限定されるものではない。
【００２４】
本願発明の実施形態では、センサとして機能する導電性トレースは、好ましくは、部品の下または上に配置することができる。このトレースは監視回路に接続することができる。監視回路は、オペレータまたはシステムの機能に、潜在的なデバイス機能の低下または故障の警告をするために使用される。
【００２５】
本願発明の実施形態は、導電材料またはトレースを、電子アセンブリの重要な領域の特定の電気的特性を監視するためのセンサおよび回路として使用することができる。上記のように、監視できる電気的特性は、電気抵抗、静電容量、インダクタンス、電圧、電流、誘電率、および／または、温度を含む。しかし、これらに限定されるものではない。気温は気象学の概念であるが、それがサーミスタを使用するなどして電気的に測定されることができるという事実のために、電気的特性としてリストされる。当業者は、サーミスタは、温度に基づいて抵抗を変えることができることを認識する。熱電対はまた、電圧変化を監視することによって温度を測定することができる。  温度は、トランジスタ、ダイオード、ＩＣ、および、回路基板上で使用することができる他の電気部品の寿命に関する有用な予測因子であることが理解される。
【００２６】
上述したセンサの全ては、他と同じように、センサからマイクロプロセッサまたは計算システムへのデータ取得に使用することができ、次いで、エンド・デバイスへのデータ取得に使用することができる。異なるタイプのセンサの組み合わせもまた使用され得る。
【００２７】
センサには通常、何らかの種類の電源が必要である。エネルギー源は、電源プレーンやグラウンドプレーンなどの基板に搭載することができ、または、バッテリベースの電源であることができる。光起電力または熱電エネルギー獲得技術などのエネルギー獲得技術を使用することができる。当業者に公知の他の技術も、当技術分野で使用することができる。
【００２８】
本願発明の実施形態では、監視は、監視されるデバイスのコンテキストおよびユーザが操作可能なオプション、または設計オプションに依存して、連続的または定期的に行うことができる。
【００２９】
本願発明の実施形態では、トレースは、任意の導電性材料で構成することができる。当業者であれば、エレクトロニクス製造プロセスで使用される一般的な材料を理解する。これらの材料は、例えば、銅、銀、金、ニッケル、アルミニウム、パラジウムまたは金属合金を含むことができる。他の導電性材料を使用することもできる。本願発明の実施形態を組み込んだ製品の予想される環境に応じて、導電性金属の異なるものが好ましい場合がある。例えば、銅の低価格である点および腐食性環境における容易な入手性よりも金属または合金の腐食が好ましいことがあり得る。当業者には理解されるように、銅は塩化物イオンの存在下で急速な腐食を受けるが、金はそうではない。そのような環境では、デバイスが監視されているときに、トレースが腐食効果を受けないように、金が好ましい。トレースの腐食は、感知される製品が変わるのと同じように、電気的特性を変える可能性がある。当業者は、意図された空気に対しての好ましい材料を理解する。
【００３０】
好ましい実施形態のこの説明から理解されるように、意図された導電性トレースがどのようにするかについての制限はない。上述したように、本願発明の実施形態は、回路基板上にあっても回路上にあってもよい。本願発明の実施形態によって使用されるトレースは、特定の形状を有する必要はなく、任意の特定の場所に配置されてもよいが、しかしながら、トレースは、監視されるデバイスの所望の動作に悪影響を与える場所に配置されるべきではないことは理解されている。
【００３１】
実施形態のこの説明から理解されるように、センサ・トレースの監視回路への接続の制限は意図されていない。  本願発明の基板上および回路上の実装の両方は、部品自体の下側または部品の下の回路基板上のいずれかの、部品の下にあることを意図している。トレースとモニタとの間の接続の一例は、リード、はんだバンプ、および部品上のパッドなどの電気的接続部である。当業者は、異なるものを電気的に接続する様々な方法を理解する。例えば、集積回路上の接続を形成する１つの方法は、部品と回路基板との間の未使用の接続を使用することである。当業者は、デュアルインラインパッケージ（ＤＩＰ）、スモールアウトラインＩＣパッケージ（ＳＯＩＣ）、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケージ、ランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）パッケージ、フリップチップ、その他のパッケージング技術などの様々な部品パッケージが、デバイスが必要とするよりも多くの接続（例えば、リード、ワイヤボンド、パッド、ボール、はんだ接合部）を回路基板に持たせることになることを理解する。典型的には、これらの接続は、通常、はんだ付けされているが、回路基板上の部品およびパッド内のデバイスから電気的に切り離されている。これらの接続されていない接続または浮動接続は、本願発明の実施形態によって、部品の機能に影響を与えることなく使用することができる。例えば、本願発明のオン回路方法では、センサ・トレースをデバイス上のこれらの接続に都合よく接続し、そして、回路基板上の対応する接続を監視回路に接続することができる。本願発明のオンボード実施形態では、これらのパッドは有用な接続点として役立つことができる。
【００３２】
本願発明の実施形態では、未使用の接続は、本願発明の監視装置に接続するための部品製造業者によって設計することができる。そのような実装は、基板上のマイクロプロセッサが監視回路を含むことができると考えられる。トレースを基板および追加回路に接続する必要がある場合に、未修正部品を使用するのとは対照的に、そのような実施形態は、センサおよび監視回路を完全に部品上に維持する。
【００３３】
本願発明の実施形態による監視回路およびここに開示されたものの理解は、どの電気的特性が所望されるかに基づいて当業者によって設計することができる。測定値は受動的であり得ることが理解される。受動的な監視では、電圧または電流がセンサのトレースに印加されない。そのような受動的監視は、例えば、熱電対配列の導体を用いた温度測定において達成することができる。非受動的な実施形態では、例えば、３．３ボルトのような小さな電圧を一対のセンサ・トレースに印加し、次いでそれらの間で電流を測定することができる。これらは実装の例であり、監視回路はそれによって限定されないことが理解される。
【００３４】
本願発明の実施形態によって利用されるセンサは、当業者によって理解される任意の技術によって製造することができる。トレースを形成する技術のいくつかの例は、電解析出、電気めっき、導電性インクまたはポリマー、ワイヤ、箔、リソグラフィおよびフォトリソグラフィである。
【００３５】
基板上の電気部品の下面は容易に測定できない。そのような部品の下側にトレースを設けることにより、そのような測定が可能になる。例えば、光反応性無機塩は、上述した方法の１つ以上に加えて、回路の下側のパターンで堆積させることができる。析出した金属は、多数のプロセスのいずれかによって電気めっきされるか、または添加され得る。堆積プロセスの例は、米国特許第８７８４９５２号の実施例であり、これはここに教示され、開示されている全てに対して具体化されている。
【００３６】
上述したように、本願発明の実施形態は、部品の下のトレースにおける抵抗を監視する。汚染が存在する場合、トレース間の抵抗は、汚染中のイオンを示すために減少することがある。これは汚染が存在することを示す指標となり得る。抵抗値が一定値以下に低下すると、部品の下の導電率が性能低下または故障の原因となる可能性がある指標がトリガーされ得る。
【００３７】
本願発明は、電子回路カード内およびその周囲の信頼性に関する適時に情報およびデータを収集するための装置、システムおよび方法を提供する。
【００３８】
本願発明の実施形態はまた、データをトレースおよび監視から、基板または回路の外部の情報通信に基づいて、計算のため、または、決定のためにデバイスに送信または伝達する能力を提供する。使用される通信システムは、例えば、無線（Ｗｉ−Ｆｉ、ブルートゥース（登録商標）、携帯電話、近距離通信）、有線（シリアルイーサネット（登録商標）またはパラレル接続）、オプティカル（光ファイバまたは赤外線など）、または、通信技術の当業者によって理解される他の通信方法のうちの１つであり得る。これらの方法のすべては、センサからマイクロプロセッサまたは計算システムへの、次いで、エンド・ユーザまたはエンド・デバイスへのデータ取得に使用することができる。通信方法の組み合わせも使用できることが理解される。
【００３９】
データ伝送は汎用性があり、処理され、ブルートゥース（登録商標）接続を介して、ラップトップ、スマートフォンまたは他の装置などのエンド・ユーザ・デバイスに伝達されることができる。そして、エンド・ユーザまたはコンピュータプログラムは、許容可能な、または、許容不可能な製品条件を決定するために、伝達された情報をさらに処理することができる。
【００４０】
データ処理および情報の伝達は、オンボードで実行することができるが、しかし、エンド・ユーザ・デバイスとは別の回路を用いて実施することができる。一例として、追加のデータ伝送を可能にするのに十分な帯域幅マージンを有するブルートゥース（登録商標）トランシーバを既に利用しているシステムに、別個の回路を使用することができる。
【００４１】
汚染監視環境の状況に応じて、大規模なデータの保存、操作、分析が必要な場合がある。処理されたデータは、集積回路を用いて生成され、さらなる計算および評価のためにエンド・ユーザ・デバイスに送信されることができる。このデバイスは、データの記憶領域として機能するサーバ位置にログインすることができる。デバイスがインターネットにアクセスすると、データの自動アップロードが実行される。健康記録へのリモートアクセスが必要な環境では、有用であり、装置の大規模なネットワークの一部であり得る。
【００４２】
は、装置の回路内で使用され得る。  システムはサーバに直接通信し、独自の処理済みデータを送信することができる。健康記録へのリモートアクセスを必要とする資産にとって有用であり、また大規模なネットワークの一部であり得る。これにより、システムへの物理的なアクセスの要件が取り除かれ、完全にリモートのシステム監視が可能になる。セルラ・シグナルへの何らかのアクセスが必要とされることが理解される。
【００４３】
ディスクリート回路を使用して、データ処理、格納、および、記憶装置へのデータのセルラー送信を実行することができる。これは、遠隔地にあり、セルラー接続を介してデータを格納および送信する手段をすでに含んでいるシステムにおいて有用であり得る。
【００４４】
中央のオンラインデータ処理およびストレージサーバを使用することができる。サーバロケーションは、データ処理タスクを実行することができる。これは、集積回路が、セルラー接続を介して生データを提出することを可能にする。エンド・ユーザは、データを遠隔から視覚化することができ、ハードウェアまたはファームウェアの変更なしに、最新の研究または状況の変化と一致するデータ操作を実行することができる。この方法論は、アクセスが困難な、リモートに配置された資産に使用することができ、また、ネットワークシステムの一部として存在することができる。
【００４５】
オン・ボード・ストレージとデータ転送は、集積回路の外部で実行できる。
【００４６】
本願発明は、時間の経過とともにパフォーマンスに悪影響を及ぼす可能性がある電気化学的な故障モードや状態に関連して信頼性を判断するために、電子回路カードアセンブリまたはシステムとその周辺において、信頼性に関する情報やデータをタイムリーに収集する装置、システムおよび方法を提供する。
【００４７】
図１は、チップの下面図からのオン回路モニタを示す。図１に示す例では、本願発明の実施形態として漏出電流検出器が示されている。チップまたは基板１００の下面が示されている。示されているチップ１００は、ＱＦＮの後に概略的にモデル化される。ＱＦＮは、表面実装型電子機器の設計に一般的に使用されるクワッドフラットリードなしパッケージである。他のタイプのセンサも同様の設計で使用でき、他のタイプの回路パッケージを使用することができることが理解される。図１の例は、本願発明を特定のタイプの製品または監視に限定することを意図するものではない。
【００４８】
電力接続１２０は、電力がチップに印加されることを可能にする。チップ１００はまた、一対のサーマルパッド１５０を示す。この例では、サーマルパッド１５０が分割されて示されている。単一のサーマルパッド１５０があり得る。サーマルパッド１５０は、熱の伝達を可能にする。２つの非接続接続（ＮＣ）１３０がチップ１００に示されている。ＮＣ１３０の接続はシリコンダイに接続されていない。他のところで述べたように、接続されていない接続の存在は、多くのチップパッケージで一般的に行われている。ここに示す実施形態は、ＮＣコネクタ１５０に有利である。
【００４９】
ＮＣコネクタ１５０の間に接続されたセンサ１４０が示されている。示されるセンサは、チップ１００の表面にわたって堆積された金属膜である。上述のように、この実施形態は、チップ１００の下側に堆積された金属膜センサ１４０を示す。金属膜センサ１４０は、任意の適切な方法によって作成することができる。チップ上のＮＣ１３０パッドは、電気的接続を行うために利用される。ＮＣパッド１３０の１つは、検出回路１６０および接地につながる。チップ１００を横切ってＶＣＣ１２０の一方から他方に漏出する電流は、一般に、センサを通ってＮＣピン１３０を介して基板１００に流れ、検出回路１６０に流れる。次いで、検出回路は、他に記載されているように適切な方法で、評価および評価のための最終用途装置１７０と接続して示されている。
【００５０】
センサ１４０からの生データの計算および分析は、検出回路１６０または最終使用装置１７０で適切に実行することができる。検出回路は基板１００上にあり得る。図１に示すセンサは、例示を目的とする電流漏洩検出器のセンサであることも理解される。センサ１４０は、任意の適切なタイプの検出器であり得る。
【００５１】
図２は、チップの上側からのオン回路モニタを示している。例示の目的のために、これは、図１に示す同じセンサである。図２の破線の要素は、それらが基板１００の下にあることを示すためである。チップまたは基板１００は、複数の接続点１１０を備えることが示されている。電源１２０がピンに接続される。ＮＣ１３０の接続はシリコンダイに接続されない。別のところで述べたように、接続されていない接続の存在は、多くのチップパッケージにおいて一般的なプラクティスである。ここに示す実施形態は、ＮＣコネクタ１５０に有利である。
【００５２】
センサ１４０は、ＮＣコネクタ１５０に接続されていること示されている。示されているセンサは、チップ１００の表面を横切って堆積された金属膜である。上述のように、この実施形態は、チップ１００の下側に堆積された金属膜センサ１４０を示す。金属膜センサ１４０は、任意の適切な方法によって作成することができる。チップ上のＮＣ１３０パッドは、電気的接続を行うために利用される。ＮＣパッド１３０の１つは、検出回路１６０および接地につながる。ＶＣＣ１２０の一方から他方へチップ１００を通って漏出する電流は、一般に、ＮＣピン１３０を介してセンサを通って基板１００に流れ、検出回路１６０に流れる。次いで、検出回路は、他で説明されているように、評価のための最終使用装置１７０と適切な方法で接続しているのが示されている。
【００５３】
基板１００上の基板トレース１５５は、非接続コネクタ１３０を介してセンサ１４０を検出回路１６０に接続する。基板トレース１５５は、検出器１６０および接地に導く標準的なＰＣＢ（プリント回路基板）トレースである。例えば、検出器１６０は電流計である。しかしながら、電流漏出検出を提供することができる任意の回路または検出器を使用することができることが理解される。さらに、任意の他の特性を検出するために、任意の回路を使用することができることが理解される。
【００５４】
センサ１４０からの生データの計算および分析は、検出回路１５０またはエンド・ユース・デバイス１７０において適切に実行することができる。検出回路は基板１００上にあることができる。図１に示すセンサは、例示を目的とする電流漏洩検出器のセンサであることも理解される。センサ１４０は、任意の適切なタイプの検出器であることができる。
【００５５】
チップ１００ａは、また、一対のサーマルパッド１５０を示す。サーマルパッド１５０は、この例では分割されて示されている。単一のサーマルパッド１５０があり得る。サーマルパッド１５０は、熱の伝達を可能にする。２つの非接続接続（ＭＣ）１３０がチップ１００上に示されている。
【００５６】
図３は、オンボード化学センサを示す。例示を目的とした図２における例では、化学センサ３４０はグラフェン電界効果トランジスタ（ＧＦＥＴ）に基づいている。ある実施形態では、化学センサ３４０ＧＦＥＴは、他の重要な部品がその上に追加される前に基板３００に取り付けられる薄くて小さなチップである。別の実施形態において、化学センサ３４０ＧＦＥＴは、基板３００に完全に一体化されてもよい。両方の実施形態において、化学センサ３４０ＧＦＥＴは、基板３００上の他の部品の下に配置される。基板３００上には、複数のパッド３１０が示されている。パッド３１０は、センサ３４０の上に位置する部品（図示せず）の接続点を提供する。
【００５７】
典型的には、ＧＦＥＴはｐＨを測定することができ、基板３００上の他の部品の下に適合することができるようにスケーラブルである。当業者であれば分かるように、ＧＦＥＴは典型的にはシリコン基板からなる。グラフェンは、すべての原子が２つの側面からの化学反応に利用可能な炭素（または固体材料）の唯一の形態である。グラフェンもゼロギャップ半導体である。化学センサ３４０ＧＦＥＴは、ソース３４１、ドレイン３４２およびグラフェンゲート３４５から構成される。ソース３４１およびドレイン３４２は、回路基板３００上のパッド３３０にワイヤボンディング３３５されて示されている。パッド３３０に対するワイヤボンディング３３５は、当業者に理解されるように、従来の方法で行うことができる。化学的感知に基づいてｐＨが変化すると、電流は予測可能な方法で変化する。電流を監視することができる。基準電極３５０は化学センサ３４０ＧＦＥＴに接続する。電極３５０は、モニタ３６０の一部として、または（図示のように）モニタ３６０とは別個に、監視能力を提供する。次に、モニタ３５０は、他の場所で説明したように、評価および評価のための最終使用装置３７０と接続するように示されている。
【００５８】
センサ３４０からの生データの計算および分析は、検出回路１６０または最終使用装置３７０で適切に実行することができる。検出回路は、基板３００上にあることができる。図３に示されるセンサは、例示を目的とする、化学検出器のセンサであることも理解される。他の化学センサを、部品および基板の意図された用途に応じて適切に使用することができる。
【００５９】
図４は、プリント回路基板上のイオン選択電極を示す。基板４００の下面が示されている。基板４００は、はんだ付けされているか、さもなければ基板に取り付けられた複数のパッド４１０を有する。パッド４１０間の複数の電気的接続が示されている。電極４４０はまた、パッド４１０への電気的接続４２０を有するように示されている。電極４４０は、ＩＳＥ（Ｉｏｎ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）である。ＩＳＥは、溶液中に溶解した特定のイオンの活性を電位に変換するトランスデューサ（またはセンサ）である。電圧はイオン活性レベルに依存し、本質的に、ＩＳＥ４４０は、電極と相互作用する物質に比例して電圧を変化させる。ＩＳＥ４４０は、基板４００上に印刷された小さなイオン選択性電極スクリーンであってもよい。
【００６０】
電気的接続４２０は、チップへの電気的接続を示す。これらの電気的接続は金属トレースであってもよい。当業者は、プリント回路基板上に電気接続を提供する様々な方法を理解する。電気的接続は、ＩＳＥ測定を可能にするために基板４００上の回路に接続され得るチップ上のパッドにつながる。パッド４１０はまた、基板４００上のトレースに信号を伝える他のパッド４１０に接続され、ＩＳＥ測定のための回路につながる。例えば、ポリマーまたは無機結晶であり得る感知材料４４５は、電気接続４２０を介して電極４４０に感知入力を提供する。電極４４０は、任意の方法を介して検出回路に接続することができる。当業者は、電極４４０を検出回路に接続する方法を理解する。検出回路は、エンド・ユース・デバイス４４５に接続することができる。感知材料４４５は、イオン活性を感知することができる任意の材料でよいことが理解される。
【００６１】
センサ４４５および電極４４０からの生データの計算および分析は、検出回路４５０または最終使用装置４６０において適切に行われることができる。検出回路は、基板４００上にあってもよい。また、図４に示すセンサは、例示のためのイオン選択性電極のセンサであることも理解される。センサ４４５は、任意の適切なタイプの検出器とすることができる。
【００６２】
図５は、オンボードのガス・センサを示す。基板５００は、複数のパッド５１０を有する。トレース５００は基板５００上にある。トレース５４０は、露出した銀めっきトレースであり得る。トレース５４０は、従来のプロセスで製造され、メッキされることができる。図示のように、トレース５４０の一部は基板５００の表面上にあり、銀は環境（部品の下）に露出されている。トレース５４０は、適切な検出器回路５５０に接続する。検出器回路５５０は、トレース５４０における抵抗変化、または回路が開いた状態、または切断状態にあるときのいずれか、のいずれかを検出することが可能にされ得る。一例として、硫黄ガス（硫黄、二酸化硫黄、硫化水素など）は銀に対して非常に共腐食性である。銀トレースが腐食すると、トレース５４０の電気抵抗の変化が生じる。これは、銀が非導電性の硫化銀（ＡｇＳ）に変化する腐食によるものである。トレース５４０は、基板５００上の他の銀部品よりも小さく、薄くなるように基板にメッキされる。トレース５４０は、基板５００上の他の銀メッキされた接続よりも薄いので、トレース５４０の故障はより速く発生する。トレース５４０の故障は、基板上の部品の劣化または故障の可能性があることの標示を提供する。その部品はトレース５４０の上部に位置する。
【００６３】
検出器５５０は、トレース５４０の抵抗を決定するための任意の適切な手段とすることができる。検出回路５５０は、評価のための最終使用装置５６０と、他のところで説明したように適切な方法で接続するように示される。センサ５４０からの生データの計算および分析は、検出回路５５０または最終使用装置５６０で適切に実行することができる。さらに、関連する環境の性質に応じて他のタイプのトレースを利用できることが理解される。例えば、チップは、異なるタイプのガスを有する環境用に意図することができ、特定の金属がそのガスに関して特別に腐食されることがあり得る。当業者は、異なる金属に対する異なるガスの腐食作用を理解する。
【００６４】
図６は、オンチップ・ガス・センサを示す。複数のパッド６１０を有する基板またはチップ６００が示されている。センサ６４０は、基板６００上に配置される。センサ６４０は、基板６００の下側にあることができ、部品の下にあることもできる。センサ６４０は、任意の適切な手段によって検出器６５０に接続する。検出器は、任意の適切な手段によって最終使用装置６６０に接続される。
【００６５】
センサ６４０は、金属酸化物半導体化学抵抗器である。当業者であれば、このような化学抵抗器を利用するガス感知技術を理解する。センサ６４０は、基板上の２つのＮＣパッド６２０に接続されている。センサ６４０は、半導体金属酸化物６４２によって覆われた２つの櫛形電極６４１から構成される。電極６４１の各々は、ＮＣパッド６２０の１つに接続する。図６において、電極６４１上のクロスハッチングは、電極６４１上の金属酸化物層６４２を示すために使用される。電極６４１および金属酸化物６４１は、任意の適切な堆積技術を用いて基板６００上に堆積され得る。金属酸化物６４２が腐食すると、導電率が変化し、ＮＣパッド６２０に接続された検出器６５０が，変化を検知することができる。検出器は、最終使用装置６６０に接続する。
【００６６】
検出器６５０は、電極６４１の電気的特性を決定するための任意の適切な手段とすることができる。検出回路６５０は、評価のための最終使用装置６６０と、他の場所で説明されているように適切な方法で接続されて示されている。センサ６４０からの生データの計算および分析は、検出回路６５０または最終使用装置６６０で適切に実行することができる。さらに、関連する環境の性質に応じて、多くの適切なタイプの金属酸化物６４２を利用できることが理解される。例えば、チップ６００は、異なるタイプのガスを有する環境を意図することができ、特定の金属がそのガスに関して特別に腐食されることもあり得る。当業者は、異なる金属に対する異なるガスの腐食作用を理解する。
【００６７】
図７ａは、インピーダンス感知構成を示している。基板７００は、オンコンポーネントセンサ７１０、電源セクション７２０、データ送信セクション７３０、データ処理セクション７４０、外部センサ７５０を有するように示されている。外部センサ７６０は、基板７００上にあるセンサとすることができる。したがって、図７は、オンボードセンサとオンコンポーネントセンサの両方の代替案を示している。オンボードセンサを使用することができ、オンコンポーネントセンサを単独で使用することができ、または、両方のセンサを組み合わせて使用することもできることが理解される。オンコンポーネントセンサ７１０およびオンボードセンサ７６０は、それぞれ、２つの櫛形電極を含むことができる。２つの櫛形電極は、インピーダンス感知機構を提供する。センサは、検出器に情報を提供する（図示せず、しかし、図１−６と同様）。これは、エンド・ユース・デバイスに情報を提供することができる（図示せず、しかし、図１−８と同様）。
【００６８】
図７ｂは、インピーダンス感知構成の典型的な使用法を示す。基板７００は、部品マイクロコントローラ７７０と共に示される。センサ７６０は、マイクロコントローラ７７０の下にある。センサは、インピーダンスの変化を監視するのに適した検出器回路（図示せず）に接続部７６５を介して接続する。
【００６９】
図８ａは、キャパシタンス感知構成を示す。基板８００は、オンコンポーネントセンサ８１０、電源セクション８２０、データ送信セクション８３０、データ処理セクション８４０、外部センサ８５０を有するように示されている。外部センサ８６０は、基板８００上にあるセンサとすることができる。したがって、図８は、両方の選択肢、オンボードセンサおよびオンコンポーネントセンサを示している。オンボードセンサは単独で使用されてもよく、オンコンポーネントセンサは単独で使用されてもよく、または両方のセンサが組み合わせて使用されてもよいことが理解される。オンコンポーネントセンサ８１０およびオンボードセンサ８６０は、キャパシタンスを変更することができる一対の並列な電極を含む。電極は、電極対のキャパシタンスを監視することが可能になる適切な方法で検出器（図示せず）を電気的に接続し、検出器は、最終使用装置（図示せず）に適切に接続する。
【００７０】
図８ｂは、キャパシタンス感知構成の典型的な使用法を示す。基板８００は、コンポーネントマイクロコントローラ８７０と共に示されている。センサ８６０は、マイクロコントローラ８７０の下にある。センサは、容量の変化を監視するのに適した検出回路（図示せず）に接続８７５を介して接続する。
【００７１】
図９ａは、電圧感知構成を示す。基板９００は、オンコンポーネントセンサ９１０、電源セクション９２０、データ送信セクション９３０、データ処理セクション９４０、外部センサ９５０を有するように示されている。外部センサ９６０は、基板９００上にあるセンサであることができる。したがって、図９は、両方の選択肢、オンボードセンサおよびオンコンポーネントセンサを示している。オンボードセンサは単独で使用することができ、オンコンポーネントセンサは単独で使用することができ、または両方のセンサが組み合わせて使用することができることが理解される。オンボードセンサ９６０およびオンコンポーネントセンサ９１０は、電圧源、３つのグランドおよび１対のトレースを備える。それらは、電圧感知メカニズムを提供する。センサ間の電圧が変化すると、センサは検出器（図示せず）に情報を提供する。
【００７２】
図９ｂは、電圧感知構成の一般的な使用法を示している。基板９００は、電子スイッチ９７０と共に示されている。スイッチ９７０は、スイッチ９７０のソース、ゲートおよびドレインを介して基板９００に接続されて示されているが、これは通常の設置である。トレース９６０は、トレース９６０間の電圧変化を監視するのに適した検出器回路（図示せず）に接続９７５を介して接続する。
【００７３】
図１０ａは、圧力感知構成を示す。基板１０００は、コンポーネントオンセンサ１０１０、電源部１０２０、データ送信部１０３０、データ処理部１０４０、外部センサ１０５０を備えているように示される。外部センサ１０６０は、基板１０００上にあるセンサであることができる。したがって、図１０は、オンボードセンサとオンコンポーネントセンサの両方の選択肢を示している。オンボードセンサは単独で使用されることができ、オンコンポーネントセンサを単独で使用することができ、または両方のセンサが組み合わせて使用され得ることが理解される。オンコンポーネントセンサ１０１０およびオンボードセンサ１０６０は、気圧センサを含む。センサは、検出器（図示せず）に情報を提供し、検出器（図示せず）に情報を提供することができる。
【００７４】
図１０ｂは、圧力感知構成の典型的な使用法を示している。基板１０００は光検出器１０８０と共に示されている。光検出器は気圧の変化を受けやすい可能性がある。気圧センサ１０６０は、基板１０００の下にある。センサ１０６０は、適切な接続を介して、気圧の変化を監視するのに適した検出器回路に接続する。
【００７５】
図１１ａは、湿度感知構成を示す。基板１１００は、オンコンポーネントセンサ１１１０、電源部１１２０、データ送信部１１３０、データ処理部１１４０、外部センサ１１５０を有する。外部センサ１１６０は、基板１１００上にあるセンサとすることができる。したがって、図１１は、オンボードセンサとオンコンポーネントセンサの両方の代替案を示している。オンボードセンサは単独で使用されることができ、オンコンポーネントセンサは単独で使用されることもでき、または両方のセンサが組み合わせて使用されてもよいことが理解される。オンコンポーネントセンサ１１１０およびオンボードセンサ１１６０は、湿度センサを含む。センサは、検出器（図示せず）に情報を提供し、検出器（図示せず）に情報を提供することができる。
【００７６】
図１１ｂは、湿度感知構成の典型的な使用法を示す。基板１１００は、高電圧電源１１７０と共に示されている。電圧供給は湿度の変化を受けやすい可能性があります。湿度センサ１１８０は、基板１１００上にある。センサ１１６０は、適切な接続を介して、湿度の変化を監視するのに適した検出器回路（図示せず）に接続する。
【００７７】
図１２ａは、加速度計の構成を示している。基板１２００は、オンコンポーネントセンサ１２１０、電源部１２２０、データ送信部１２３０、データ処理部１２４０、外部センサ１２５０を有するように示される。外部センサ１２６０は、基板１２００上にあるセンサとすることができる。したがって、図１２は、オンボードセンサとオンコンポーネントセンサの両方の代替案を示している。オンボードセンサを慎重に使用してもよく、オンコンポーネントセンサを使用してもよいし、両方のセンサを組み合わせて使用してもよいことが理解される。オンコンポーネントセンサ１２１０およびオンボードセンサ１．２６０は、受信器を含む。センサは、検出器（図示せず）に情報を提供し、検出器（図示せず）に情報を提供することができる。
【００７８】
図１２ｂは、加速度計構成の典型的使用法を示す。基板１２００は水晶発振器で示されている。水晶発振器は、急激な速度変化に敏感である。加速度計１２６０は、基板１２００上にある。加速度計１２６０は、接続部（１２６５）を介して加速度の変化を監視するために適切な検出器回路（図示せず）に接続する。
【００７９】
図１３ａは、歪みゲージ感知構成を示す。基板１３００は、オンコンポーネントセンサ１３１０、電力セクション１３２０、データ送信セクション１３３０、データ処理セクション１３４０、外部センサ１３５０を有するように示されている。外部センサ１３６０は、基板１３００上にあるセンサとすることができる。したがって、図１３は、オンボードセンサとオンコンポーネントセンサの両方の代替例を示している。オンボードセンサを単独で使用することができ、オンコンポーネントセンサを単独で使用してもよく、または両方のセンサを組み合わせて使用してもよいことが理解される。部品センサ１３１０およびオンボードセンサ１３６０は、応力レベルを測定することが可能な歪ゲージを備える。センサは、検出器（図示せず）に情報を提供し、検出器（図示せず）に情報を提供することができる。
【００８０】
図１３ｂは、歪ゲージ感知構成の典型的な例を示している。基板１３００は、マルチボールＦＰＧＡ１３７０とともに示されている。ＦＰＧＡは物理的ストレスの影響を受けやすい可能性がある。歪みゲージ１３６０は、適切な接続１３６５を介して、歪みを監視するのに適した検出器回路（図示せず）に接続する。
【００８１】
図１４ａは、温度感知構成を示す。基板１４００は、オンコンポーネントセンサ１４１０、電源部１４２０、データ送信部１４３０、データ処理部１４４０、外部センサ１４５０を備えていると示される。外部センサ１４６０は、基板１４００上にあるセンサとすることができる。したがって、図１４は、オンボードセンサとオンコンポーネントセンサの両方の代替案を示している。オンボードセンサは単独で使用されてもよく、オンコンポーネントセンサは単独で使用されてもよく、または両方のセンサが組み合わせて使用されてもよいことが理解される。オンコンポーネントセンサ１４１０およびオンボードセンサ１４６０は、温度変化を測定することが可能なサーミスタを含む。センサは、検出器（図示せず）に情報を提供し、検出器（図示せず）に情報を提供することができる。
【００８２】
図１４ｂは、温度感知構成の典型的な使用法を示す。基板１４００は、ＭＯＳＡＦＥＴ１４７０を有するように示される。ＭＯＳＦＥＴ１４７０は温度変化の影響を受けやすい可能性がある。サーミスタ１４６０は、サーミスタの温度変化を監視するのに適した検出器（図示せず）に適切な接続１４６５を介して接続する。サーミスタ１４６０は、基板を通る熱ビア１４８０を介してＭＯＳＦＥＴ１４７０に接続する。サーマルビア１４８０は、ＭＯＳＦＥＴ１４７０の温度情報がサーミスタ１４６０に衝突することを可能にする。
【００８３】
図１５ａは、放射線感知構成を示す。基板１５００は、オンコンポーネントセンサ１５１０、電源セクション１５２０、データ送信セクション１５３０、データ処理セクション１５４０、外部センサ１５５０を有するように示される。外部センサ１５６０は、基板１５００上にあるセンサとすることができる。したがって、図１５は、オンボードセンサとオンコンポーネントセンサの両方の選択肢を示している。オンボードセンサは単独で使用してもよく、オンコンポーネントセンサを単独で使用してもよいし、両方のセンサを組み合わせて使用してもよいことが理解される。オンコンポーネントセンサ１５１０およびオンボードセンサ１５６０は、ガイガーカウンタ回路モジュールを含む。センサは、検出器（図示せず）に情報を提供し、検出器（図示せず）に情報を提供することができる。
【００８４】
図１５ｂは、放射線感知構成の典型的な使用法を示す。基板１５００は、メモリモジュール１５７０と共に示されている。メモリ１５７０は、あるレベルの放射線に敏感である可能性がある。ガイガーカウンタモジュール１５６０は、適切な接続１５６５を介して、放射レベルの変化を監視するのに適した検出器（図示せず）に接続する。
【００８５】
図１６ａは磁界感知構成を示す。基板１６００は、オンコンポーネントセンサ１６１０、電源部１５２０、データ送信部１６３０、データ処理部１５４０、外部センサ１６５０を備えていることが示されている。外部センサ１６６０は、基板１６００上にあるセンサとすることができる。したがって、図１６は、オンボードセンサとオンコンポーネントセンサの両方の代替案を示している。が、オンボードセンサは単独で使用されてもよく、オンコンポーネントセンサは単独で使用されてもよく、または両方のセンサが組み合わせて使用されてもよいことが理解される。オンコンポーネントセンサ１６１０およびオンボードセンサ１５６０は、磁力計を備える。センサは、検出器（図示せず）に情報を提供し、エンド・ユース・デバイス（図示せず）に情報を提供することができる。
【００８６】
図１６ｂは、磁界感知構成の典型的な使用法を示す。基板１６００は、ペースメーカ集積チップ１６７０と共に示されている。ペースメーカＩＣは磁気に敏感な場合がある。磁力計１６６０は、適切な接続部１６６５を介して、放射線レベルの変化を監視するのに適した検出器（図示せず）に接続する。
【００８７】
センサのタイプと配置の組み合わせは、単一の基板上またはコンポーネント上で行うことができることが理解される。例えば、複数の外部影響に関する情報を提供するために、サーミスタを複合静電容量／抵抗センサと組み合わせて使用することができる。環境が複数のファセットを有する場合、センサを組み合わせて複数の要因を説明することができる。センサの組み合わせにより、ある特徴の変化が、環境の別の特性における可能な変化に相関することが可能になる。
【００８８】
本願発明の上述の説明は、例示および説明のために提示されたものであり、網羅的であること、あるいは、開示された正確な形態に本願発明を限定することを意図するものではなく、上記教示に照らして他の変更および変形が可能である。実施形態は、本願発明の原理およびその実際的な適用を最も良く説明し、それによって、当業者が、意図された特定の用途に適した様々な実施形態および様々な修正において本願発明を最も有効に利用できるように選択および記載された。添付の特許請求の範囲は、先行技術によって制限される場合を除いて、本願発明の他の代替実施形態を含むと解釈されることが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【国際調査報告】
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